12、相干光系统中非线性效应的影响与缓解策略

相干光系统中非线性效应的影响与缓解策略

1. 最大似然序列估计（MLSE）

最大似然序列估计（MLSE）最初是为存在有限符号间干扰和高斯白噪声的数字脉冲幅度调制（PAM）序列提出的。其结构包括一个白化匹配滤波器和一个递归非线性处理器——维特比算法。基于MLSE的均衡技术目前广泛应用于10Gb/s的开关键控（OOK）调制系统中。近年来，它作为一种非线性补偿的替代方法受到关注，主要优势在于无需了解信道参数（如α、β和γ）。

非线性效应与色度色散（CD）和偏振模色散（PMD）共同作用，可视为一种特定形式的符号间干扰，会使光信号失真，导致符号相互重叠。用于接收光信号线性均衡的算法集，其最后一个元素是估计器和相位校正器，原则上可近似等效于白化匹配滤波器。该算法集的输出可看作每个符号一个样本的信号，受到非线性效应产生的符号间干扰和高斯白噪声的影响，然后可使用维特比算法进行处理。

1.1 维特比算法

维特比算法通过建立一个包含$M^n$个可能序列或状态的库来实现，其中$M$是传输信号的星座点数，$n$是信道的记忆长度，即相互依赖的符号数量。接着进入训练阶段，在接收端为每个可能传输的状态建立概率分布函数（PDF）。PDF估计有多种方法，常见的是近似为高斯分布，但本文通过构建接收信号的直方图来更准确地估计信号的PDF。

维特比算法的决策过程如图1所示（此处假设图10为图1），接收新符号后，算法会根据已建立的序列，依据PDF计算出概率最高的新序列。与其他缓解非线性效应的方法不同，MLS的计算成本较低，每个接收符号仅需$M^n$次加法和$M^{n - 1}$次比较。但主要缺点是可能需要大量内存来存储PDF。为缓解这一问题，在偏振调制方案中，将每个偏振的符号视